(57)【要約】【課題】  検知センサの前方に配置される透光性窓の汚損状態の検出精度を向上することにより、汚損補償機能の信頼性の向上を図ることができる火災検知器及び火災検知器の汚損補償方法を提供する。【解決手段】  火災検知器は、透光性窓１１内に配置され、赤外線エネルギーを検出し、電気信号に変換して出力するセンサ部ＳＥＮと、センサ部ＳＥＮの検出信号Ｓａから、所定の周波数帯域の信号成分Ａａのみを通過させるフィルタ部ＦＬＴと、信号成分Ａａを増幅する信号増幅部ＡＭＰと、信号増幅部ＡＭＰの増幅出力（受光出力）に基づいて、火災判定処理及び汚損補償処理を実行する信号処理部ＰＲＯと、透光性窓１１の汚損状態に応じて、信号増幅部ＡＭＰの増幅率を変更制御する増幅制御部７０と、透光性窓１１の汚損状態に応じて設定される発光エネルギーで試験光源ＬＧＴを発光駆動する試験光源制御部８０と、を有して構成されている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
透光性窓内に配設され、光エネルギーを電気信号に変換する検知センサと、該検知センサからの検知信号に基づいて、所定の火災判定処理を実行する火災判定手段と、前記透光性窓内に配設された汚損検出用検知センサと、所定の試験光源から投光した試験光を前記透光性窓を介して、前記汚損検出用検知センサに受光させることにより、前記透光性窓の汚損状態を検出し、所定の汚損補償処理を実行する汚損補償手段と、を備えた火災検知器において、
前記汚損補償手段は、前記透光性窓の汚損状態に応じて、前記試験光源から投光される前記試験光の発光エネルギーを可変制御することを特徴とする火災検知器。
【請求項２】
前記汚損補償手段は、前記透光性窓が無汚損状態のときに前記汚損検出用検知センサから出力される出力信号の信号レベルを基準値として、所定の発光エネルギーを有する前記試験光を受光し、前記汚損検出用検知センサから出力される前記出力信号の前記基準値に対する相対値が、前記所定の発光エネルギーに対応する所定のしきい値範囲内にあるか否かを判定し、該判定結果に基づいて、前記発光エネルギーを可変制御することを特徴とする請求頃１記載の火災検知器。
【請求項３】
前記汚損補償手段は、少なくとも、前記透光性窓が無汚損状態のときに前記汚損検出用検知センサから出力される出力信号の信号レベル、及び、前記可変制御された発光エネルギーに関する情報を記憶する記憶部を備えていることを特徴とする請求頃２記載の火災検知器。
【請求項４】
前記検知センサ及び前記汚損検出用検知センサは、単一のセンサ素子により構成されていることを特徴とする請求項１乃至３記載の火災検知器。
【請求項５】
前記検知センサ及び前記汚損検出用検知センサは、独立した別個のセンサ素子により構成されていることを特徴とする請求項１乃至３記載の火災検知器。
【請求項６】
前記試験光源は、火炎特有のちらつき周波数で発光駆動されることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の火災検知器。
【請求項７】
前記試験光源は、火炎特有のちらつき周波数と異なる周波数で発光駆動されることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の火災検知器。
【請求項８】
前記試験光源の発光波長帯域は、火災判定処理時に前記検知センサにより検出される波長帯域とは異なることを特徴とする請求項５又は７記載の火災検知器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、火炎を観測して得られる輻射エネルギーを検出することにより、炎を検知して火災の発生を判定する火災検知器に関し、特に、火災判定を行う検知センサの前面に設けられる透光性窓の汚損に対する自動補償機能を備えた火災検知器及び火災検知器の汚損補償方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、車両用や鉄道用等のトンネル内には、通行上の安全を確保するため、照明灯や火災監視設備、消火設備、避難誘導設備等、様々な設備が設置されている。
特に、火災監視設備の主要な機器である火災検知器は、トンネル内での車両火災等を検知し、いち早くトンネル管理者や車両の運転者に通報することを目的として、トンネル内の見通しが効く壁面に所定間隔、例えば、２５ｍ間隔で配置されている。
【０００３】
ここで、トンネル内に設置されている従来の火災検知器の一例について、図面を参照して説明する。
図１６は、従来、一般的に使用されているトンネル用火災検知器の概略構成図である。なお、このような火災検知器の構成は、例えば、特開平７−１７５９８６号公報（特許文献１）に記載されている。
【０００４】
図１６（ａ）、（ｂ）に示すように、火災検知器１００は、概略、本体ケース１０１と、該本体ケース１０１に取り付けられた上部カバー１０２と、該上部カバー１０２の略中央部においてトンネル内部方向に突出するように組み付けられたドーム状の透光性の受光ガラス１０３と、該受光ガラス１０３の内部に収納され、火炎から放射される輻射光を検出する受光素子（検知センサ）１０４ａ、１０４ｂと、受光素子１０４ａ、１０４ｂにより検出された信号を増幅する増幅回路や火災判断を行う信号処理回路等が搭載された回路基板１０５と、受光ガラス１０３の周辺に配置され、受光ガラス１０３の汚れ状態等を検知するための試験光ＣＫを投光するチェックランプ（試験光源）１０６ａ、１０６ｂが収納されたドーム状のグローブ１０７ａ、１０７ｂと、を有して構成されている。
【０００５】
このような構成において、各々の受光素子１０４ａ、１０４ｂは、図１６（ｂ）に示すように、トンネル内壁面ＴＳに垂直な中心線ＬＣを概ね境界にして、各々、図面左方の領域ＡＬと図面右方の領域ＡＲを個別に監視するように検知エリアが設定されている。
ここで、火災検知器１００は、受光ガラス１０３の内部に収納される受光素子１０４ａ、１０４ｂによって設定される上記検知エリアが、トンネルの長手方向（図面左右方向）に対して大きく設定され、隣接して設置された同様の火災検知器１００の配置位置まで非監視区域を発生させることなく効率的に監視するために、受光素子１０４ａ、１０４ｂがトンネル内壁面ＴＳに対して、概ね４５度の角度を有するように設置されている。そのため、ドーム状の受光ガラス１０１は、必然的にトンネル内に大きく突出せざるを得ない構造を有している。
【０００６】
なお、通常、火災検知器１００は、トンネル内に設置される場合、受光ガラス１０３とグローブ１０７ａ、１０７ｂを外部に露出する状態で、検知器箱（図示を省略）に収納されて壁等に取り付けられる。ここで、埋込型の場合には、検知器箱前面がトンネル内壁面ＴＳと略一致するように設置され、露出型の場合には、検出器箱背面がトンネル内壁面ＴＳと略一致するように設置される。
【０００７】
次に、上述した構成を有する火災検知器への汚れの付着について、図面を参照して説明する。
図１７は、トンネル内に生じる気流と、従来技術における火災検出器への汚れの付着状態との関係を示す概略断面図である。
一般に、車両用のトンネル（道路トンネル）内には、車両の走行やジェットファンの換気等によりトンネルの長手方向の一方向に向かって支配的に２ｍ〜１０ｍ／ｓ程度で流れる気流Ｃや車両の通過時に生じる不規則な乱れた気流等があり、これらによってトンネル内には様々な方向の気流が生じていることが知られている。そのため、図１７に示すように、トンネル内に突出して設けられた受光ガラス１０３は、トンネル内に生じる気流Ｃに晒される。
【０００８】
ここで、トンネル内には、車両から排出される煤煙や粉塵、土砂、凍結防止剤等の化学物質等、汚れの原因となる様々な物質（以下、「汚れ原因物質」と総称する）が浮遊しているため、これらの物質が気流に乗って飛来し、ドーム状の受光ガラス１０３の気流上流側に直接衝突して汚れＤＳＴとして付着する。なお、受光ガラス１０３の気流上流側以外にも汚れは付着するものの、気流が直接衝突する上流側に比較すると、汚れ具合は数分の１程度である。このような受光ガラス１０３の汚れＤＳＴは、内部に収納された受光素子１０４ａ、１０４ｂの受光量を減少させて、検知感度を低下させることになるため、火災検知器１００の性能を維持するためには、頻繁に清掃作業を行わなければならないという問題を有している。
【０００９】
ここで、清掃作業の時期を知るための手法としては、例えば、図１６に示したように、ドーム状の受光ガラス１０３の周辺に、受光ガラス１０３の汚れ状態を検知するための試験光ＣＫを発するチェックランプ１０６ａ、１０６ｂを配置して、定期的に受光ガラス１０３の汚れ状態（汚損度）を検出することにより、上記清掃作業の時期を診断し、報知する機能を備えたものがある。また、検知感度の低下を電気的処理等により自動的に補償（汚損補償処理）して、清掃作業の頻度を低減する汚損補償機能を備え、清掃サイクルを伸ばす工夫がなされたものも知られている。なお、汚損補償処理による汚損の影響の回避方法については、例えば、特開平６−３２５２７４号公報（特許文献２）、特開平５−３１４３７６号公報（特許文献３）に詳しく記載されている。
【００１０】
上述したような汚損補償処理を適用した輻射式（光学式）の火災検知器の概略構成としては、例えば、図１８の機能ブロック図に示すように、大別して、火炎ＦＲ等から放射される輻射エネルギー（特に、赤外線エネルギー）を検出する焦電型等の受光素子を備えた検知センサ１１０（図１６、図１７における受光素子１０４ａ、１０４ｂに相当する）と、該検知センサ１１０により検出、出力される検出信号Ｓｐから、後述する炎判定処理（又は、火災判定処理）に用いられる特定の周波数帯域の信号成分Ａｐのみを通過させるフィルタ部１２０と、フィルタ部１２０を通過した信号成分Ａｐを所定の信号レベルに初段増幅するプリアンプ１３０と、プリアンプ１３０からの出力を、炎判定処理に適した信号レベルに増幅するメインアンプ１４０と、メインアンプ１４０から出力される増幅出力（アナログ信号）Ｂｐをデジタル信号に変換するアナログ−デジタル変換器（以下、「Ａ／Ｄ変換器」と記す）１５０と、Ａ／Ｄ変換された増幅出力Ｂｐに基づいて、炎判定処理を実行する信号処理部（又は、火災判定処理部）１６０と、検知センサ１１０とは離間して設けられた試験光源１７０（図１６、図１７におけるチェックランプ１０６ａ、１０６ｂに相当する）と、を有して構成されている。
【００１１】
ここで、検知センサ１１０の前方（検知エリア側）、及び、試験光源１７０の前方（検知センサ側）には、各々サファイアガラス等からなる検知センサ保護用の透光性窓１１１（図１６、図１７における受光ガラス１０３に相当する）、及び、試験光源保護用の透光性窓１１２（図１６、図１７におけるグローブ１０７ａ、１０７ｂに相当する）が設けられている。
【００１２】
このような構成を有する火災検知器における火災監視処理においては、検知センサ１１０により火炎ＦＲが観測されると、火炎ＦＲの輻射エネルギーに応じた検出信号Ｓｐが出力され、フィルタ部１２０により火災判定に用いられる周波数帯域の信号成分Ａｐのみが通過し、プリアンプ１３０及びメインアンプ１４０により所定の信号レベルに増幅される。さらに、増幅出力Ｂｐは、Ａ／Ｄ変換器１５０によりデジタル信号に変換されて、受光出力として信号処理部１６０に入力され、所定の火災判定処理が実行される。すなわち、特定の周波数帯域に含まれる火炎特有の信号成分に基づいて、火災の判定処理が実行される。
【００１３】
一方、汚損補償処理においては、受光ガラスの汚損状態を検出する試験動作時に信号処理部１６０から所定の発光駆動信号を出力することにより、試験光源１７０から検知センサ１１０に試験光（擬似火炎光：特定の周波数帯域で明滅）ＣＫが透光性窓１１２、１１１を介して投光されると、透光性窓１１１の汚損状態に応じた（又は、関連付けられた）検出信号Ｓｐが出力され、上述した火災監視処理の場合と同様に、所定の周波数帯域を有する信号成分Ａｐのみが抽出され、所定の増幅率で増幅、デジタル変換されて、受光出力として信号処理部１６０に入力される。
【００１４】
信号処理部１６０では、受光出力の信号レベルが判定され、基準値に対するレベル変化から算出される試験光ＣＫの減光率が、例えば、所定のしきい値以上と判定された場合（透光性窓１１１の汚損により試験光ＣＫの透過が減少し、受光出力の信号レベルが微弱になった場合）には、受光出力が火災判定処理に支障のない信号レベルとなるように、例えば、プリアンプ１３０及び／又はメインアンプ１４０による信号増幅率を変更制御したり、信号処理部１６０内で、火災判定レベルを変更する処理が実行されていた。これにより、透光性窓１１１の汚損状態が進行した場合であっても、受光出力の信号レベルの低下を電気的処理又はソフト的処理により補償して、火災検知器としての検知性能を確保して、清掃作業頻度の低減を図っていた。
【００１５】
特に、上述したような道路トンネルに設置される輻射式の火災検知器においては、一般的な環境に設置されるものに比較して汚損の進行が著しいため、検知性能を大幅に向上させることが求められている。そのため、上記汚損補償処理によって、例えば、８５％の極めて高い減光率であっても火災検知機能が正常に動作するように設定されている。
【００１６】
【特許文献１】公開特許公報  特開平７−１７５９８６号
【特許文献２】公開特許公報  特開平６−３２５２７４号
【特許文献３】公開特許公報  特開平５−３１４３７６号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
しかしながら、上述したような従来技術においては、次に示すような問題点を有していた。
すなわち、図１８に示したように、検知センサ１１０及び試験光源１７０の前方に配置される各透光性窓１１１、１１２の外面側（外気側）は、いずれも汚れ原因物質が浮遊する外気に晒された状態にあるため、トンネル内に生じる気流に応じて汚れの付着が略同時に進行する環境にある。
【００１８】
一方、火災検知器の火災監視処理においては、検知センサ１１０の前方に配置された透光性窓１１１のみを介して受光した、火炎ＦＲからの輻射エネルギーに基づいて、火災判定処理が実行される。
したがって、検知センサ１１０及び試験光源１７０の前方に配置された双方の透光性窓１１１、１１２を介して試験光ＣＫが、検知センサ１１０に投光されるため、検知センサ１１０の前方に配置された透光性窓１１１の汚損状態のみを検出する場合には、試験光源１７０の前方に配置された透光性窓１１２の汚損状態を考慮する必要がある。
【００１９】
例えば、上述したように、検知センサ１１０の前方に配置された透光性窓１１１の減光率が８５％に達するまで、火災検知機能を補償する場合にあっては、検知センサ１１０の前方に配置された透光性窓１１１と、試験光源１７０の前方に配置された透光性窓１１２の汚損状態の経時的な進行度が同等である場合、試験光源１７０の前方に配置された透光性窓１１２の減光率も８５％に達していることになるので、双方の透光性窓１１１、１１２を透過した試験光ＣＫの減光率は、概ね９８％〔≒９７．７５％＝１−（透光性窓１１１の透過率１５％）×（透光性窓１１２の透過率１５％）〕に達していることになる。この場合、上記補償限界を検出するためには、透光性窓１１１の無汚損状態に比較して僅か２％強程度の透過試験光ＣＫを良好に検出する必要がある。
【００２０】
すなわち、透光性窓１１１が無汚損状態のときに検出される試験光ＣＫの受光出力の信号レベルを、例えば、４．５Ｖｐ−ｐとした場合、９８％の減光時に検出される信号レベルは、僅か１／５０の０．０９Ｖｐ−ｐとなるが、この微少な信号レベルを十分に判別することができる精度を必要とすることになる。
しかしながら、このような微少な信号レベルをノイズレベルと明確に区別して検出し、正確な減光率に換算することは極めて困難であるという問題を有していた。これは、受光出力が微少（微弱）になりすぎると、信号レベルを正確に検出することが困難になるばかりではなく、無信号状態や故障状態との区別も困難になるためである。
【００２１】
そこで、本発明は、このような問題点に鑑み、検知センサの前方に配置される透光性窓の汚損状態の検出精度を向上することにより、汚損補償機能の信頼性の向上を図ることができる火災検知器及び火災検知器の汚損補償方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
請求項１記載の発明に係る火災検知器は、透光性窓内に配設され、光エネルギーを電気信号に変換する検知センサと、該検知センサからの検知信号に基づいて、所定の火災判定処理を実行する火災判定手段と、前記透光性窓内に配設された汚損検出用検知センサと、所定の試験光源から投光した試験光を前記透光性窓を介して、前記汚損検出用検知センサに受光させることにより、前記透光性窓の汚損状態を検出し、所定の汚損補償処理を実行する汚損補償手段と、を備えた火災検知器において、前記汚損補償手段は、前記透光性窓の汚損状態に応じて、前記試験光源から投光される前記試験光の発光エネルギーを可変制御することを特徴としている。
【００２３】
すなわち、火災判定用の検知センサが収納された透光性窓の汚損による火災検知機能（検知感度）の低下を自動的に補償する汚損補償機能を備えた火災検知器において、上記透光性窓内に配設された汚損検出用検知センサに対して、試験光源から投光される試験光の発光エネルギー（発光レベル）が、透光性窓の汚損状態（汚損段階）に応じて可変的に設定制御される。
【００２４】
したがって、透光性窓の汚損状態により、汚損検出用検知センサによる試験光の検知出力が微弱な状態になった場合であっても、試験光源の発光エネルギーを増加するように変更設定することにより、透光性窓の汚損状態を適切に検出し、判定することができるので、透光性窓の汚損状態に応じた検知感度を適切に設定する汚損補償処理を実行することができ、良好な火災検知機能を維持、保証することができる。
【００２５】
請求項２記載の発明に係る火災検知器は、請求頃１記載の火災検知器において、前記汚損補償手段は、前記透光性窓が無汚損状態のときに前記汚損検出用検知センサから出力される出力信号の信号レベルを基準値として、所定の発光エネルギーを有する前記試験光を受光し、前記汚損検出用検知センサから出力される前記出力信号の前記基準値に対する相対値が、前記所定の発光エネルギーに対応する所定のしきい値範囲内にあるか否かを判定し、該判定結果に基づいて、前記発光エネルギーを可変制御することを特徴としている。
【００２６】
すなわち、所定の発光エネルギーを有する試験光を受光した場合の、汚損検出用検知センサからの出力信号の相対値（相対出力）が、該所定の発光エネルギーに対応する所定のしきい値範囲内にあるか否かを判定し、相対出力がしきい値範囲外の場合には、発光エネルギーを増大又は低減して新たな発光エネルギーに変更設定する処理を実行し、相対出力がしきい値範囲内の場合には、該相対出力に基づいて、透光性窓の汚損状態（汚損段階）を判定して、該汚損状態に対応した所定の汚損補償処理を実行する。
【００２７】
したがって、透光性窓の汚損状態により、汚損検出用検知センサからの出力信号の信号レベルが増減した場合であっても、汚損検出用検知センサからの出力を、無汚損状態（透光性窓が清浄な状態）を基準値とする相対出力として取り扱い、試験光の発光エネルギーに対応したしきい値範囲と比較することにより、透光性窓の汚損状態に応じた適切な発光エネルギーを設定することができるので、透光性窓の汚損状態を適切に判定することができ、該汚損状態に応じた適切な汚損補償処理（例えば、検知感度の変更設定）を行うことができる。
【００２８】
請求項３記載の発明に係る火災検知器は、請求頃２記載の火災検知器において、前記汚損補償手段は、少なくとも、前記透光性窓が無汚損状態のときに前記汚損検出用検知センサから出力される出力信号の信号レベル、及び、前記可変制御された発光エネルギーに関する情報を記憶する記憶部を備えていることを特徴としている。
【００２９】
したがって、記憶部に記憶された基準値に基づいて、汚損検出用検知センサからの出力信号を相対出力に換算し、透光性窓の汚損状態に応じた適切な発光エネルギーを設定することができるので、透光性窓の汚損段階を適切に判定することができるとともに、次回の汚損補償処理において、記憶部に記憶された、前回の透光性窓の汚損状態に応じた発光エネルギーに基づいて、次回の透光性窓の汚損状態に応じた適切な発光エネルギーを変更設定する処理を開始することができるので、制御処理を簡素化して、迅速な汚損補償処理を実現することができる。
【００３０】
請求項４記載の発明に係る火災検知器は、請求項１乃至３のいずれかに記載の火災検知器において、前記検知センサ及び前記汚損検出用検知センサは、単一のセンサ素子により構成されていることを特徴としている。
すなわち、汚損補償処理の実行時に、透光性窓の汚損状態を判定するために使用される汚損検出用検知センサは、火災判定処理に使用される検知センサと同一のセンサ素子により兼用されている。
【００３１】
したがって、センサ部を簡易かつ安価に構成することができるとともに、試験光として、火炎に相当する疑似火炎光を適用することになるので、センサ部（検知センサ及び汚損検出用検知センサ）からの検知出力を処理する火災判定処理及び汚損補償処理の各信号処理系の回路構成を兼用することにより、火災検知器の装置構成を簡略化することもできる。
【００３２】
請求項５記載の発明に係る火災検知器は、請求項１乃至３のいずれかに記載の火災検知器において、前記検知センサ及び前記汚損検出用検知センサは、独立した別個のセンサ素子により構成されていることを特徴としている。
すなわち、汚損補償処理の実行時に、透光性窓の汚損状態を判定するために使用される汚損検出用検知センサは、火災判定処理に使用される検知センサとは別個独立した専用のセンサ素子により構成されている。
したがって、火炎特有のエネルギー成分を含む試験光を適用する必要がないので、任意のエネルギー成分を発光する試験光源を適用することができ、汚損検出用検知センサからの検知出力を処理する回路構成の設計自由度を向上させることができる。
【００３３】
請求項６記載の発明に係る火災検知器は、請求項１乃至５のいずれかに記載の火災検知器において、前記試験光源は、火炎特有のちらつき周波数で発光駆動されることを特徴としている。
すなわち、汚損補償処理の実行時に、試験光源から投光される試験光は、火炎特有のちらつき周波数成分を含んでいる。
したがって、火災判定処理時と同等の、又は、類似するちらつき周波数成分を含む試験光を受光することにより汚損検出用検知センサから出力される検知出力に基づいて、透光性窓の汚損状態を判定することができるので、適切な汚損補償処理を実行することができる。
【００３４】
請求項７記載の発明に係る火災検知器は、請求項１乃至５のいずれかに記載の火災検知器において、前記試験光源は、火炎特有のちらつき周波数と異なる周波数で発光駆動されることを特徴としている。
すなわち、汚損補償処理の実行時に、試験光源から投光される試験光は、火炎特有のちらつき周波数成分を含んでいない。又は、火炎特有のちらつき周波数成分以外の周波数成分を含んでいる。
【００３５】
したがって、汚損補償処理特有の周波数成分を含む試験光を受光することにより汚損検出用検知センサから出力される検知出力に基づいて、透光性窓の汚損状態を判定することができるので、汚損検出用検知センサからの検知出力を処理する回路構成の設計自由度を向上させることができる。
また、火災判定処理及び汚損補償処理に用いられる周波数成分が異なっているので、火災判定処理及び汚損補償処理を同時進行的に実行することができ、汚損補償処理中に火災判定処理が中断されることを防止して、火災検知機能を良好に維持することができる。
【００３６】
請求項８記載の発明に係る火災検知器は、請求項５又は７記載の火災検知器において、前記試験光源の発光波長帯域は、火災判定処理時に前記検知センサにより検出される波長帯域とは異なることを特徴としている。
すなわち、汚損補償処理の実行時に、試験光源から投光される試験光の波長帯域は、火炎特有の波長成分を含んでいない。又は、火炎特有の波長成分以外の波長成分を含んでいる。
【００３７】
したがって、汚損補償処理特有の波長成分を含む試験光を受光することにより汚損検出用検知センサから出力される検知出力に基づいて、透光性窓の汚損状態を判定することができるので、汚損検出用検知センサからの検知出力を処理する回路構成の設計自由度を向上させることができる。
また、火災判定処理及び汚損補償処理に用いられる波長成分が異なっているので、火災判定処理及び汚損補償処理を同時進行的に実行することができ、汚損補償処理中に火災判定処理が中断されることを防止して、火災検知機能を良好に維持することができる。
【発明の効果】
【００３８】
本発明によれば、火災判定用の検知センサが収納された透光性窓の汚損による火災検知機能の低下を自動的に補償する汚損補償機能を備えた火災検知器において、上記透光性窓内に配設された汚損検出用検知センサに対して、試験光源から投光される試験光の発光エネルギーが、透光性窓の汚損状態に応じて可変的に設定制御されるので、透光性窓の汚損状態により、汚損検出用検知センサによる試験光の検知出力が微弱な状態になった場合であっても、試験光源の発光エネルギーを増加するように変更設定することにより、透光性窓の汚損状態を適切に検出することができ、透光性窓の汚損状態に応じた検知感度を適切に設定する汚損補償処理を実行して、良好な火災検知機能を維持、保証することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３９】
まず、本発明に係る火災検知器の全体構成について、図面を参照して説明する。
＜第１の実施形態＞
図１は、本発明に係る火災検知器の第１の実施形態を示す概略ブロック図であり、図２は、本実施形態に係る火災検知器に適用される信号処理部の概略構成を示す機能ブロック図である。なお、図２においては、本発明の特徴である汚損補償処理に関連する構成について詳しく説明し、火災判定処理に関する構成については、その説明を簡略化する。
【００４０】
図１に示すように、本実施形態に係る火災検知器は、大別して、所定の波長帯域の赤外線エネルギー（光エネルギー）を電気信号に変換して出力するセンサ部（検知センサ、汚損検出用検知センサ兼用）ＳＥＮと、センサ部ＳＥＮの検知面側に配置された、検知センサ保護用の透光性窓１１と、センサ部ＳＥＮから出力される検出信号Ｓａから、後述する信号処理部ＰＲＯにおける火災判定処理（又は、炎判定処理）及び汚損補償処理に用いる所定の周波数帯域の信号成分Ａａのみを通過させるフィルタ部ＦＬＴと、フィルタ部ＦＬＴを通過した信号成分Ａａを火災判定処理及び汚損補償処理に適した信号レベルに増幅する信号増幅部ＡＭＰと、信号増幅部ＡＭＰから出力される増幅出力（アナログ信号）Ｂａをデジタル信号に変換するアナログ−デジタル変換部（以下、「Ａ／Ｄ変換部」と記す）５０と、Ａ／Ｄ変換された受光出力レベルに基づいて、火災判定処理及び汚損補償処理を実行する信号処理部（火災判定手段、汚損補償手段）ＰＲＯと、透光性窓１１の汚損状態に応じて、センサ部ＳＥＮから出力される検出信号Ｓａを増幅する増幅率を変更制御する増幅制御部７０と、透光性窓１１の汚損状態を検出する試験動作時に、所定の発光周波数及び発光エネルギーで発光する試験光源ＬＧＴと、試験光源ＬＧＴの投光面側に配置された試験光源保護用の透光性窓（以下、「試験光透光性窓」と記す）１２と、試験光源ＬＧＴの発光状態を制御する試験光源制御部８０と、を有して構成されている。
【００４１】
以下、各構成について、詳しく説明する。
（イ）センサ部ＳＥＮ／フィルタ部ＦＬＴ
センサ部ＳＥＮは、火炎ＦＲ等の熱源から放射される赤外線エネルギーを検出し、電気信号に変換して出力する焦電型の受光素子１０を備えて構成され、フィルタ部ＦＬＴは、該受光素子１０から出力される検出信号Ｓａから、火災判定処理に用いられる特定の周波数帯域の信号成分Ａａのみを通過させる周波数フィルタ（前置フィルタ）２０を備えて構成されている。
【００４２】
（ロ）透光性窓１１
透光性窓１１は、例えば、センサ部ＳＥＮが収納された本体カバー（筐体）の一面側（検知エリア側）であって、受光素子１０の受光面側に配置され、例えば、サファイアガラス等の赤外線透過性の部材により形成されている。ここでは、透光性窓１１の外面側がトンネル内の外気（気流）に晒された状態にあるものとする。
【００４３】
（ハ）フィルタ部ＦＬＴ
フィルタ部ＦＬＴは、周波数フィルタ（前置フィルタ）２０を備え、上記受光素子１０から出力される検出信号Ｓａから、火災判定処理に用いられる火炎特有の周波数帯域に含まれる信号成分Ａａのみを通過させて、後段の信号増幅部（プリアンプ３０、メインアンプ４０）ＡＭＰに伝達する。
【００４４】
（ニ）信号増幅部（プリアンプ３０／メインアンプ４０）ＡＭＰ
信号増幅部ＡＭＰは、フィルタ部ＦＬＴを通過した信号成分Ａａを初段増幅するプリアンプ３０と、プリアンプ３０からの出力を火災判定処理に適した信号レベルに増幅するメインアンプ４０を備え、センサ部ＳＥＮから出力される検知信号Ｓａを所定の増幅率で増幅する。ここで、信号増幅部ＡＭＰにおける信号増幅率は、任意に変更設定可能なように構成されている。詳しくは後述する。
【００４５】
（ホ）Ａ／Ｄ変換部５０
Ａ／Ｄ変換部５０は、メインアンプ４０から出力されたアナログ信号を、火災判定処理及び汚損補償処理に適したデジタル信号に変換する。なお、Ａ／Ｄ変換部５０は、後段の信号処理部ＰＲＯがデジタル信号処理を行う場合にのみ必要であり、アナログ信号を直接扱うような処理回路により構成されている場合には、省略することができる。
【００４６】
（ヘ）増幅制御部７０
増幅制御部７０は、信号処理部ＰＲＯからの制御指令に基づいて、信号増幅部ＡＭＰを構成するプリアンプ３０及びメインアンプ４０の少なくともいずれか一方の信号増幅率を変更制御することにより、センサ部ＳＥＮから出力される検知信号Ｓａを、後段の信号処理部ＰＲＯにおける火災判定処理及び汚損補償処理に適した所定の信号レベルに増幅するように信号増幅率を設定する。
【００４７】
（ト）試験光源制御部８０／試験光源ＬＧＴ
試験光源制御部８０は、信号処理部ＰＲＯからの制御指令に基づいて、試験光源ＬＧＴの点滅状態（発光周波数）や発光強度（発光レベル又は発光エネルギー）を制御することにより、所定の試験光（例えば、特定の周波数帯域及び発光強度で明滅する擬似火炎光）がセンサ部ＳＥＮに対して投光される。
【００４８】
ここで、試験光源ＬＧＴの前方には、試験光透光性窓１２が配置されているので、試験光源ＬＧＴから投光される試験光は、試験光透光性窓１２を介して、一旦、火災検知器の外部に放出され、その後、センサ部ＳＥＮ前方に配置された透光性窓１１を介して、受光素子１０に入射する。
なお、試験光源ＬＧＴとしては、火炎特有の波長成分を含む光を放射する光源、例えば、白熱ランプ等を火炎特有のちらつき周波数（数Ｈｚ程度）に対応する周波数で点滅制御させたものを良好に適用することができる。
【００４９】
（チ）信号処理部ＰＲＯ
信号処理部ＰＲＯは、少なくとも、火災判定処理を実行する火災判定部６０Ａと、透光性窓１１の汚損状態（又は、汚損度）を判定し、該汚損状態に対応する所定の汚損補償処理を実行するための汚損判定部６０Ｂとを備えて構成されている。
火災判定部６０Ａは、火災監視モードにおいて、上記信号増幅部ＡＭＰからＡ／Ｄ変換部５０を介して出力される受光出力レベルに基づいて、火炎の有無を検出し、火災の発生を判定する火災判定処理を実行する。
【００５０】
また、汚損判定部６０Ｂは、火災検知器の機能試験モードにおいて、試験光源制御部８０に制御指令を送出して、所定の発光周波数及び発光エネルギーで試験光源ＬＧＴを点滅制御し、その際にセンサ部ＳＥＮから出力される検出信号Ｓａに基づいて、センサ部ＳＥＮの前方に配置された透光性窓１１の汚損状態を検出する。そして、該汚損状態等に基づいて、試験光源制御部８０に制御指令を送出して、試験光源ＬＧＴから投光される試験光の発光エネルギーを可変的に設定制御することにより、透光性窓１１の汚損状態に応じた適切な発光レベルの試験光を試験光源ＬＧＴから投光するように調整するとともに、当該汚損状態に基づいて、増幅制御部７０に制御指令を送出して、信号増幅部ＡＭＰにおける信号増幅率を可変的に設定制御することにより、火災検知器としての検知感度（すなわち、火炎に対する検出感度）を調整して、上記火災判定処理を適切に実行するための汚損補償処理を実行する。
【００５１】
さらに、火災判定部６０Ａ及び汚損判定部６０Ｂは、火災判定処理における結果や透光性窓１１の汚損状態（例えば、汚損補償限界に達した場合の汚損異常信号等）を、図示を省略した防災センター等に設置された防災監視盤に通知する。なお、上記火災監視モードから機能試験モードへの移行は、周期的に実行されるものであってもよいし、火災検知器外部、例えば、防災センターに設置された防災監視盤からの試験指令に基づいて、任意のタイミングで実行されるものであってもよい。
【００５２】
ここで、信号処理部ＰＲＯの具体的な構成について説明する。
信号処理部ＰＲＯは、具体的には、図２に示すように、大別して、火災判定処理を実行する火災判定部６０Ａと、汚損補償処理を実行する汚損判定部６０Ｂと、試験光源ＬＧＴの発光レベル（発光エネルギー）と透光性窓１１の汚損段階（汚損状態）、受光相対出力のしきい値範囲との相関関係を規定した相関テーブル６１と、透光性窓が汚損されていない状態（無汚損状態）における試験光源ＬＧＴの発光レベル及び検知センサＳＥＮから得られる受光出力レベル等の初期情報、また、機能試験モードにおいて設定制御される試験光源ＬＧＴの発光レベルに関する情報等を記憶、保持する記憶部６２と、試験光源ＬＧＴから投光される試験光によって、汚損判定部６０ｂにおいて透光性窓１１の汚損状態（又は、汚損度）を適切に判定することができるように、当該透光性窓１１の汚損状態に応じて、上記試験光の発光レベル（又は、発光エネルギー）を適当に設定制御する発光レベル制御部６３と、を有して構成されている。なお、相関テーブル６１の詳細については、後述する。
【００５３】
火災判定部６０Ａは、Ａ／Ｄ変換部５０（又は、メインアンプ４０）からの増幅出力（受光出力レベル）に基づいて、所定の火災判定処理を実行し、火災の発生を判定した場合には、図示を省略したインターフェース回路を介して、防災センターに設置された防災監視盤に、当該火災判定情報を送信する。なお、火災判定処理の具体的な手法としては、例えば、増幅出力の積分レベルと所定の火災判定レベルとを比較する方法を適用することができる。また、他の火災判定方法としては、火炎特有のちらつき周波数が得られるか否かを判定するものや、前述したレベル比較との組合せ等、種々の手法を適用することができる。
【００５４】
汚損判定部６０Ｂは、周期的に、あるいは、防災センターに設置された防災監視盤等、火災検知器外部からの試験指令に基づいて試験光源制御部８０を制御し、所定の発光周波数、及び、発光レベル制御部６３により設定された所定の発光レベルの試験光を試験光源ＬＧＴから発光させるとともに、該試験光の投光により、検知センサＳＥＮから出力される検出信号を増幅出力（受光出力レベル）として受け取る。このとき、所定の初期値（基準値）に対する受光出力レベルの相対値（受光相対出力）を算出し、当該受光相対出力が、当該発光レベルに応じて予め設定された所定のしきい値範囲内にあるか否かを判定して、透光性窓１１の汚損状態に対する試験光の発光レベルが適正であるか否かを判定する。
【００５５】
また、汚損判定部６０Ｂは、試験光の発光レベルが適正である場合に得られた受光相対出力に基づいて、透光性窓１１の汚損段階（汚損状態）を判定し、該汚損段階に応じて増幅制御部７０を制御し、信号増幅部ＡＭＰにおける信号増幅率（検知感度）の設定状態を切り換えることにより、火災判定処理における受光出力レベルを適正に補正制御する汚損補償処理を実行する。
【００５６】
発光レベル制御部６３は、上記汚損判定部６０Ｂにより受光相対出力が所定のしきい値範囲内にあるか否かの判定結果に基づいて、試験光の発光レベルが透光性窓１１の汚損状態を判定するうえで適正なレベルとなるように、可変的に設定制御する。これにより、試験光源制御部８０は、発光レベル制御部６３により設定された発光レベルに対応して、例えば、試験光源ＬＧＴの発光駆動電流値を所定値に切り換える制御を行う。
【００５７】
ここで、汚損判定部６０Ｂにおいて、受光相対出力が所定のしきい値範囲内にあるか否かを判定して、発光レベル制御部６３により発光レベルを適正なレベルになるように設定制御する処理は、本実施形態に示すように、予め所定の相関関係が規定された上記相関テーブル６１を参照する手法や、特定の計算式等により演算する手法等を良好に適用することができる。相関テーブル６１を参照する手法については、後述する。
【００５８】
なお、受光相対出力が所定のしきい値範囲内にあるか否かを判定し、試験光の発光レベルを適正なレベルに設定制御する汚損補償処理において、受光相対出力が所定の汚損補償限界に達した場合（すなわち、透光性窓１１の汚損状態が著しく、信号増幅部ＡＭＰにおける信号増幅率を増大させる制御では、火炎を良好に検出することができない状態に至った場合）には、インターフェース回路Ｉ／Ｆを介して、防災センターの防災監視盤等に当該汚損情報を送信する。
【００５９】
次に、本実施形態に適用される相関テーブルについて、図面を参照して説明する。
図３は、本実施形態に係る火災検知器の汚損補償処理に適用される、試験光源ＬＧＴの発光レベルと受光相対出力、透光性窓１１の汚損段階との相関関係の一例を示す相関テーブルである。
【００６０】
本実施形態においては、図３の相関テーブルに示すように、所定の初期状態を基準とする試験光源ＬＧＴの相対的な発光レベルＦＬ１〜ＦＬ３に対応付けて、所定の初期状態を基準とする相対的な受光出力レベル（受光相対出力）のしきい値範囲が設定されている。具体的には、透光性窓１１が無汚損状態又は汚損が最も軽度である汚損状態において、該透光性窓１１を透過して試験光を投光する試験光源ＬＧＴの発光レベル、及び、その試験光に対する受光出力レベルを各々基準（初期値“１”）として対応付け、透光性窓１１の汚損状態を判定する際に、ノイズレベル等に影響されることなく適正な受光出力レベルが得られるように、各発光レベル（相対発光エネルギー）及び対応する受光相対出力のしきい値範囲が設定されている。
【００６１】
例えば、透光性窓１１が無汚損状態における試験光源ＬＧＴの任意の発光エネルギーを基準（初期値“１”；発光レベルＦＬ１）とし、この場合における受光相対出力のしきい値範囲を１〜０．２５と規定し、また、試験光源ＬＧＴの発光エネルギーが初期値の２倍である発光レベルＦＬ２における受光相対出力のしきい値範囲を０．５〜０．１２５と規定し、また、試験光源ＬＧＴの発光エネルギーが初期値の４倍である発光レベルＦＬ３における受光相対出力のしきい値範囲を０．２５〜０．０９及び０．０９以下と規定している。
そして、このような試験光源ＬＧＴの発光レベル（相対発光エネルギー）と受光相対出力の相関関係に基づいて、透光性窓１１の汚損状態を判定する処理に先立って、試験光源ＬＧＴの発光レベル及びその受光相対出力が適正なレベルとなるように、試験光源ＬＧＴの発光レベルが段階的に可変設定される。
【００６２】
また、設定（確定）された発光レベルにおける受光相対出力に基づいて、試験光が透過した透光性窓１１の汚損状態（すなわち、発光レベル及び受光相対出力に基づいて換算される汚損度又は減光率を段階的にレベル分けした汚損段階）が判定される。具体的には、試験光源ＬＧＴが発光レベルＦＬ１（相対発光エネルギー“１”）の状態において、受光相対出力が１〜０．２５のしきい値範囲内にある場合には、汚損段階ＳＬ１（減光率０〜５０％に対応）と判定し、また、発光レベルＦＬ２（相対発光エネルギー“２”）の状態において、受光相対出力が０．５〜０．１２５のしきい値範囲内にある場合には、汚損段階ＳＬ２（減光率５０〜７５％に対応）と判定し、また、発光レベルＦＬ３（相対発光エネルギー“４”）の状態において、受光相対出力が０．２５〜０．０９のしきい値範囲内にある場合には、汚損段階ＳＬ３（減光率７５〜８５％に対応）と判定し、発光レベルＦＬ３（相対発光エネルギー“４”）の状態において、受光相対出力が０．０９以下の場合には、汚損段階ＳＬ４（減光率８５％以上に対応）と判定する。
【００６３】
このような試験光源ＬＧＴの発光レベルと受光相対出力、透光性窓１１の汚損状態（汚損段階）との対応関係の有効性について、従来技術と対比して詳しく説明する。
図４は、従来技術における汚損補償処理に適用される発光レベルと受光相対出力、透光性窓の汚損状態との相関関係を、図３に示した相関テーブルと対比するため、便宜的にテーブル形式で示したものである。また、図５は、図４に示した相関テーブルを適用した場合の汚損状態（汚損段階及び減光率）と受光相対出力との関係を示す相関図であり、図６は、図３に示した相関テーブルを適用した場合の汚損状態（汚損段階及び減光率）と受光相対出力との関係を示す相関図である。
【００６４】
図４に示すように、従来技術においては、本実施形態と同様に、４段階の受光相対出力のしきい値範囲を設定した場合、試験光源１１の発光レベルを可変的に設定制御する手段を有していないため（すなわち、各発光レベルにおける発光エネルギーが一定で可変制御が不可能であったため）、透光性窓１１の汚損段階は、受光出力レベルに基づく受光相対出力がいずれのしきい値範囲に含まれるかという対応関係によってのみ判定される。すなわち、一定の発光レベル（相対発光エネルギー）で試験光源から投光された試験光の受光相対出力が、予め設定されたしきい値範囲（上限しきい値〜下限しきい値）のいずれに含まれるかによって、透光性窓の汚損状態（汚損段階ＳＬ１〜ＳＬ４及び減光率）が判定される。
【００６５】
ここで、試験光の受光相対出力に基づいて換算される減光率は、本実施形態に示した場合と同様に、透光性窓及び試験光透光性窓の汚損状態に依存する。そして、ここでは、透光性窓と試験光透光性窓の汚損の進行の度合いが同等であるものとして説明するが、火災検知器の筐体構造等により、両者の汚損の進行の度合いの差が予め判明している場合には、例えば、その差に応じた所定の係数を設定して減光率を換算することにより、上記と同等の処理を実現することができる。
【００６６】
したがって、例えば、透光性窓及び試験光透光性窓が無汚損状態のとき得られる受光出力レベルを基準にして、試験光の受光相対出力がしきい値範囲１〜０．２５〔＝（透光性窓の減光率５０％）×（試験光透光性窓の減光率５０％）〕にある場合には、減光率が０〜５０％で規定される汚損段階ＳＬ１に関連付けられる。また、試験光の受光相対出力がしきい値範囲０．２５〜０．０６２５〔＝（透光性窓の減光率２５％）×（試験光透光性窓の減光率２５％）〕にある場合には、減光率が５０〜７５％で規定される汚損段階ＳＬ２に関連付けられ、試験光の受光相対出力がしきい値範囲０．０６２５〜０．０２２５〔＝（透光性窓の減光率１５％）×（試験光透光性窓の減光率１５％）〕にある場合には、減光率が７５〜８５％で規定される汚損段階ＳＬ３に関連付けられる。さらに、試験光の受光相対出力がしきい値範囲０．０２２５以下にある場合には、減光率が８５％以上で規定される汚損段階ＳＬ４に関連付けられる。ここで、汚損段階ＳＬ４（受光相対出力が０．０２２５以下）、すなわち、減光率が８５％以上の場合には、汚損補償限界に達したものと判定される。
【００６７】
そして、このような受光相対出力のしきい値範囲と、汚損段階及び減光率との判別精度について検討すると、図５に示すように、汚損段階ＳＬ１とＳＬ２間では、受光相対出力が１／１０オーダーの比較的大きなレベル差を有するとともに、その絶対値も有効な大きさを有しているので、受光相対出力に基づいて、良好に汚損段階及び減光率を判定することができるが、汚損段階ＳＬ２とＳＬ３間、あるいは、汚損段階ＳＬ３とＳＬ４間では、受光相対出力がノイズレベルに相当する１／１００オーダーの微少なレベル差になるとともに、特に、汚損段階ＳＬ４の下限しきい値近傍では、その絶対値も微小となるため、受光相対出力に基づいて、汚損段階及び減光率を正確に判定することが困難であった。
【００６８】
これに対して、本実施形態においては、図３に示すように、透光性窓１１が無汚損状態における試験光源ＬＧＴの発光レベル、及び、該発光レベルの試験光に対する受光出力レベルを基準にして、透光性窓１１の汚損状態に応じて、試験光源ＬＧＴの発光レベル（相対発光エネルギー）、及び、それに対応する受光相対出力のしきい値範囲を、段階的に変化させるように設定制御する。
【００６９】
すなわち、透光性窓及び試験光透光性窓が無汚損状態のときの試験光源ＬＧＴの発光エネルギー及びその受光出力レベルを基準（“１”）にして、発光レベルＦＬ１の試験光に対する受光相対出力がしきい値範囲１〜０．２５〔＝（相対発光エネルギー“１”）×（透光性窓の減光率５０％）×（試験光透光性窓の減光率５０％）〕にある場合には、減光率が０〜５０％で規定される汚損段階ＳＬ１に関連付けられる。また、発光レベルＦＬ２の試験光の受光相対出力がしきい値範囲０．５〔＝（相対発光エネルギー“２”）×（透光性窓の減光率５０％）×（試験光透光性窓の減光率５０％）〕〜０．１２５〔＝（相対発光エネルギー“２”）×（透光性窓の減光率２５％）×（試験光透光性窓の減光率２５％）〕にある場合には、減光率が５０〜７５％で規定される汚損段階ＳＬ２に関連付けられ、発光レベルＦＬ３の試験光の受光相対出力がしきい値範囲０．２５〔＝（相対発光エネルギー“４”）×（透光性窓の減光率２５％）×（試験光透光性窓の減光率２５％）〕〜０．０９〔＝（相対発光エネルギー“４”）×（透光性窓の減光率１５％）×（試験光透光性窓の減光率１５％）〕にある場合には、減光率が７５〜８５％で規定される汚損段階ＳＬ３に関連付けられる。さらに、発光レベルＦＬ３の試験光の受光相対出力がしきい値範囲０．０９以下にある場合には、減光率が８５％以上で規定される汚損段階ＳＬ４に関連付けられる。ここで、汚損段階ＳＬ４（受光相対出力が０．０９以下）、すなわち、減光率が８５％以上の場合には、汚損補償限界に達したものと判定される。
【００７０】
ここで、上述した従来技術と同様に、このような試験光の発光レベルと受光相対出力のしきい値範囲、汚損段階及び減光率との判別精度について検討すると、図６に示すように、発光レベルＦＬ１の試験光に対する受光相対出力に基づく汚損段階ＳＬ１（図中、Ｌ１ａ）と発光レベルＦＬ１の２倍の発光エネルギーを有する発光レベルＦＬ２の試験光に対する受光相対出力に基づく汚損段階ＳＬ２（図中、Ｌ２ａ）、また、発光レベルＦＬ２の試験光に対する受光相対出力に基づく汚損段階ＳＬ２（図中、Ｌ２ａ）と発光レベルＦＬ１の４倍の発光エネルギーを有する発光レベルＦＬ３の試験光に対する受光相対出力に基づく汚損段階ＳＬ３（図中、Ｌ３ａ）、あるいは、発光レベルＦＬ３の試験光に対する受光相対出力に基づく汚損段階ＳＬ３（図中、Ｌ３ａ）と発光レベルＦＬ３の試験光に対する受光相対出力に基づく汚損段階ＳＬ４（図中、Ｌ３ｂ）のいずれの関係においても、受光相対出力が略１／１０オーダーの比較的大きなレベル差を有するとともに、汚損段階ＳＬ４の下限しきい値近傍においても、その絶対値が大きく設定されるので、透光性窓１１及び試験光透光性窓１２の汚損状態が進行した場合であっても、汚損段階及び減光率を精度良く判定することができ、適切な汚損補償処理を行って、良好な火災判定処理を実行することができる。
【００７１】
なお、本実施形態においては、図３に示した相関テーブルにおいて、透光性窓１１の汚損状態と受光相対出力のしきい値範囲を対応付けて４段階に規定し、各段階の汚損状態を的確に判定することができるように、試験光源の発光レベルを初期値に対して２倍、４倍に可変的に設定制御する場合について説明したが、本発明は、この形態に限定されるものではなく、発光レベルの設定を無段階的に連続的に設定制御するものであってもよい。
【００７２】
次に、上述した本実施形態に係る火災検知器における動作処理について、図面を参照して具体的に説明する。
図７は、本実施形態に係る火災検知器の機能試験モード（初期登録処理状態及び汚損補償処理状態）を示す機能ブロック図であり、図８は、本実施形態に係る火災検知器の火災監視モード（火災判定処理）を示す機能ブロック図である。また、図９は、本実施形態に係る火災検知器に適用される火災監視モードから機能試験モードへの移行の手順を示すフローチャートである。なお、ここでは、図２に示した信号処理部の構成、及び、図３に示した相関テーブルを適宜参照しながら説明する。
本実施形態に係る火災検知器における動作処理は、初期値登録処理、火災判定処理、及び、汚損補償処理の各処理により構成されている。
【００７３】
＜初期値登録処理＞
まず、初期値登録処理においては、図２、図７に示すように、透光性窓１１及び試験光透光性窓１２が汚損されていない状態（無汚損状態：製造時、工場出荷時等）、又は、汚損が最も軽度である状態を初期状態として、発光レベル制御部６３により設定される試験光源ＬＧＴの発光レベル（相対発光エネルギー“１”）、及び、試験光源制御部８０により該発光レベルで試験光源ＬＧＴを点滅制御して投光される試験光ＣＫに対して、検知センサＳＥＮから得られる検出信号（受光出力レベル）を、各々初期値（又は、基準値）として記憶部６２に記憶する。
また、この初期状態における透光性窓１１の汚損状態は、試験光源ＬＧＴの発光レベルＦＬ１及び受光相対出力に基づいて算出される減光率が略０％であるので、汚損段階ＳＬ１と判定される。
【００７４】
＜火災判定処理＞
火災判定処理においては、図８に示すように、検知センサＳＥＮにより火炎ＦＲが観測されると、火炎ＦＲの輻射エネルギーに応じた検出信号Ｓａが出力され、フィルタ部ＦＬＴ及び信号増幅部ＡＭＰにより火災判定処理に用いられる周波数帯域の信号成分Ａａのみが抽出され、上記初期値登録処理時（無汚損時）又は後述する汚損補償処理によって設定された信号増幅率で増幅処理される。そして、増幅出力Ｂａは、Ａ／Ｄ変換部５０によりデジタル信号に変換されて、受光出力として信号処理部ＰＲＯ（火災判定部６０Ａ）に入力され、所定の火災判定処理が実行される。
【００７５】
そして、時間の経過とともに、検知センサの前方に配置された透光性窓１１に付着する汚れが増大した場合には、後述する汚損補償処理により判定される汚損段階（又は、汚損度）に応じて、信号増幅部ＡＭＰの信号増幅率が設定変更され、火災検知器内部における検知感度を初期値に対して、例えば、２倍、４倍等に増大させる。このようにして、汚損状態に応じて受光出力レベルを補償することにより、火災検知器の検知感度を、適切な火災検知機能を保証する所定のレベル範囲内に確保して良好な火災判定処理を継続する。なお、経時的に汚れが減少した場合には、他の非火災源に対する検知感度が敏感になりすぎないように、適正なレベルに検知感度を下げる処理を実行する。
【００７６】
ここで、火災判定処理を実行する火災監視モードから、汚損補償処理を実行する機能試験モードへの移行は、図９に示すように、常時、火災判定処理を実行している状態（Ｓ１０１）において、例えば、防災センターの防災監視盤等、火災検知器の外部から試験指令を受信した場合や、火災検知器内部に備えられた内蔵タイマ等からの所定の周期毎のタイマ出力による試験指令を受けた場合には（Ｓ１０２）、信号処理部（火災判定部）ＰＲＯが、火災判定部６０Ａにおける火災判定処理を一旦中止して、汚損判定部６０Ｂによる汚損補償処理を開始することにより実行される（Ｓ１０３）。ここで、防災センターの防災監視盤から出力される試験指令は、例えば、防災監視盤に内蔵、あるいは、付設されているタイマから所定周期毎に出力されるタイマ出力であっても良いし、管理者による人為的な機能試験実行操作に基づいて任意のタイミングで出力されるものであっても良い。なお、汚損補償処理を実行する周期としては、例えば、２４時間周期等に設定される。
そして、汚損補償処理が終了した場合には、機能試験モード（Ｓ１０３）から火災監視モード（Ｓ１０１）に移行する。
【００７７】
＜汚損補償処理＞
次いで、汚損補償処理の具体的な処理手順について説明する。
図１０は、本実施形態に係る火災検知器に適用される汚損補償処理の手順を示すフローチャートである。
（ステップＳ２０１、Ｓ２０２）
図１０に示すように、まず、信号処理部ＰＲＯは、試験指令を受けることにより、火災監視モードから機能試験モードに切り替わり、汚損補償処理を含む試験処理を開始する。これにより、前回の汚損補償処理に係る汚損判定部６０Ｂの諸設定、及び、信号増幅部ＡＭＰの信号増幅率を初期状態にリセットする。
【００７８】
（ステップＳ２０３、Ｓ２０４）
次いで、汚損判定部６０Ｂは、記憶部６２に記憶されている、前回の汚損補償処理で用いた試験光源ＬＧＴの発光レベル（相対発光エネルギー）に関する情報（例えば、ＦＬ２）を読み出して、発光レベル制御部６３に設定するとともに、相関テーブル（図３）を参照して、該発光レベルに対応する受光相対出力のしきい値範囲を規定する上限値データ（ＦＬ２の場合、「０．５」）及び下限値データ（ＦＬ２の場合、「０．１２５」）を読み込む。
【００７９】
（ステップＳ２０５、Ｓ２０６）
次いで、発光レベル制御部６３は、記憶部６２から読み出された発光レベル（相対発光エネルギー“２”）に基づいて、試験光源制御部８０を駆動制御することにより、試験光源ＬＧＴが所定の発光強度で、かつ、火炎のちらつき周波数に近似する点滅周期で所定時間点灯駆動される。
【００８０】
これにより、試験光源ＬＧＴから投光された試験光（疑似火炎光）ＣＫは、図７に示したように、試験光透光性窓１２及び透光性窓１１を介して、受光素子１０により受光される。
受光素子１０は、試験光の発光レベル（相対発光エネルギー“２”）及び透光性窓１１の汚損状態に応じた検出信号を出力し、フィルタ部ＦＬＴ及び信号増幅部ＡＭＰにおいて所定の周波数帯域の信号成分及び信号レベルを有する受光出力に増幅されて、所定の時間間隔で所定の期間だけ信号処理部ＰＲＯに取り込まれる。
【００８１】
すなわち、受光素子１０に入射する試験光ＣＫは、受光素子１０前方の透光性窓１１の汚損状態に応じて、本来の試験光（透光性窓１１が汚損されていない状態での光強度）よりも減衰するので、信号処理部ＰＲＯに取り込まれる受光出力レベルは、受光素子１０の前方の透光性窓１１の汚損状態を反映した大きさとなる。そして、信号処理部ＰＲＯに受光出力レベルが所定期間取り込まれると、試験光源制御部８０により、試験光源ＬＧＴが消灯制御される。
【００８２】
（ステップＳ２０７）
次いで、上述した初期値登録処理により記憶部６２に記憶されている受光出力レベルの初期値に対する今回取り込まれた受光出力レベルの比、すなわち、受光相対出力を算出する。
（ステップＳ２０８、Ｓ２０９）
次いで、今回算出された受光相対出力が、上述したステップＳ２０４において相関テーブル（図３）を参照して読み込まれた前回の発光レベルにおける上限しきい値（ＦＬ２の場合、「０．５」）と比較され、上限しきい値よりも大きいか否かが判定される。
【００８３】
（ステップＳ２１０、Ｓ２１１）
上述したステップＳ２０９において、今回算出された受光相対出力が、前回の発光レベルにおける上限しきい値よりも小さい場合には、次いで、前回の発光レベルにおける下限しきい値（ＦＬ２の場合、「０．１２５」）と比較され、下限しきい値よりも小さいか否かが判定される。
【００８４】
（ステップＳ２１２）
上述したステップＳ２１１において、今回算出された受光相対出力が、前回の発光レベル（ＦＬ２）における下限しきい値よりも大きい場合には、前回と同等の発光レベルに対応した受光相対出力のしきい値範囲（ＦＬ２の場合、「０．５〜０．１２５」）内にあるものと判別して、今回の試験光源ＬＧＴの発光レベルと受光相対出力に基づいて、試験光ＣＫの減光率を算出するとともに、相関テーブル（図３）を参照することにより、透光性窓１１の汚損段階を判定（この場合、ＳＬ２）し、該汚損段階ＳＬ２に対応する所定の汚損補償処理を実行する。ここで、汚損補償処理においては、上述したように、当該汚損段階にある透光性窓１１を介して火炎ＦＲからの輻射エネルギーを良好に検出し、火災判定処理を適切に実行することができる受光出力レベルが得られるように、信号増幅部ＡＭＰの信号増幅率が設定制御される。
【００８５】
（ステップＳ２１３）
次いで、汚損補償処理の実行後、今回判定された試験光源ＬＧＴの発光レベル（ＦＬ２）に関する情報を記憶部６２に記憶更新し、図９に示したように、機能試験モードを終了して、火災監視モードに復帰する。
（ステップＳ２１４）
また、上述したステップＳ２０９において、今回算出された受光相対出力が、前回の発光レベル（ＦＬ２）における上限しきい値（「０．５」）よりも大きい場合には、試験光源ＬＧＴの発光レベルを下方設定できるか否かが判断される。すなわち、前回の発光レベル（ＦＬ２）よりも低い発光レベルが存在するか否かによって、下方設定の可否を判断する。
【００８６】
（ステップＳ２１５、Ｓ２１６）
上述したステップＳ２１４において、発光レベルの下方設定が可能と判断された場合には、発光レベル（ＦＬ２）を１段階下方設定して、試験光源ＬＧＴの発光エネルギーを半減した発光レベル（ＦＬ１；相対発光エネルギー“１”）を記憶部６２に記憶更新して、再度ステップＳ２０２以降の処理を繰り返す。
【００８７】
（ステップＳ２１７、Ｓ２１８）
一方、前回の発光レベルが最低レベル（すなわち、ＦＬ１）にあって、上述したステップＳ２１４において、発光レベルの下方設定が不可能と判断された場合には、前回の発光レベルが初期状態（ＦＬ１）、すなわち、透光性窓１１が無汚損状態にあるものと判定する。この場合、汚損補償処理を実行する必要はないので、汚損補償制御を解除して、今回判定された試験光源ＬＧＴの発光レベル（ＦＬ１）に関する情報を記憶部６２に記憶更新し、図９に示したように、機能試験モードを終了して、火災監視モードに復帰する。
【００８８】
（ステップＳ２１９）
また、上述したステップＳ２１１において、今回算出された受光相対出力が、前回の発光レベル（ＦＬ２）における下限しきい値（「０．１２５」）よりも小さい場合には、試験光源ＬＧＴの発光レベルを上方設定できるか否かが判断される。すなわち、前回の発光レベル（ＦＬ２）よりも高い発光レベルが存在するか否かによって、上方設定の可否を判断する。
【００８９】
（ステップＳ２２０、Ｓ２２１）
上述したステップＳ２１１において、発光レベルの上方設定が可能と判断された場合には、発光レベル（ＦＬ２）を１段階上方設定して、試験光源ＬＧＴの発光エネルギーを倍増した発光レベル（ＦＬ３；相対発光エネルギー“４”）を記憶部６２に記憶更新して、再度ステップＳ２０２以降の処理を繰り返す。
【００９０】
（ステップＳ２２２、Ｓ２２３、Ｓ２２４）
一方、前回の発光レベルが最高レベル（すなわち、ＦＬ３）であって、上述したステップＳ２１９において、発光レベルの上方設定が不可能と判断された場合には、透光性窓１１の汚損状態が汚損補償限界に達しているものと判定する。この場合、火災検知器の外部、例えば、防災センターの防災監視盤等に対して、汚損限界信号を出力して管理者等に異常を報知し、透光性窓１１の清浄化作業の早期実施等、適切な対処を促し、透光性窓１１の汚損状態の改善による復旧を待つ。また、今回判定された試験光源ＬＧＴの発光レベル（ＦＬ３）に関する情報は、記憶部６２に記憶更新される。
【００９１】
以上の一連の処理ステップを繰り返すことにより、透光性窓１１の汚損状態に応じて、試験光源ＬＧＴの発光レベルを随時上方設定又は下方設定して、受光相対出力が比較的大きなレベル差を有するように、また、汚損が進行した状態であっても、機能試験時の受光出力レベルの絶対値が適切なオーダーを有するように制御される。したがって、透光性窓１１の汚損段階又は減光率を精度良く判定することができるので、汚損補償処理による適正な検知感度の設定を実現することができ、火災判定処理における誤報や失報の発生を大幅に抑制することができる。
【００９２】
また、本実施形態に係る火災検知器及び火災検知器の汚損補償方法によれば、試験光源ＬＧＴから投光される試験光として、火炎特有の波長成分及びちらつき周波数を有する疑似火炎光を適用しているので、火災判定処理及び汚損補償処理に利用される受光出力処理回路（検知センサＳＥＮ、フィルタ部ＦＬＴ、信号増幅部ＡＭＰ、Ａ／Ｄ変換部５０）を、単一の構成により兼用することができ、回路構成を簡略化しつつ、良好な火災判定処理及び汚損補償処理を実行することができる。
【００９３】
＜第２の実施形態＞
次に、本発明に係る火災検知器の第２の実施形態について、図面を参照して説明する。
図１１は、本発明に係る火災検知器の第２の実施形態を示す概略構成図である。ここで、上述した実施形態と同等の構成については、同一の符号を付して、その説明を簡略化する。
【００９４】
上述した第１の実施形態においては、試験光源ＬＧＴから投光される試験光ＣＫとして、疑似火炎光を適用することにより、火災判定処理及び汚損補償処理に適用される受光出力処理回路（検知センサＳＥＮ、フィルタ部ＦＬＴ、信号増幅部ＡＭＰ、Ａ／Ｄ変換部５０）を兼用した構成について説明したが、本実施形態においては、センサ部ＳＥＮのみを兼用して、フィルタ部ＦＬＴ、信号増幅部ＡＭＰ及びＡ／Ｄ変換部５０からなる受光出力処理回路を、火災判定処理及び汚損補償処理の各々に独自に設け、専用化した構成を有している。また、試験光源ＬＧＴから投光される試験光ＣＫについても、火炎特有のちらつき周波数以外であって、かつ、センサ部ＳＥＮにより検知が可能な任意の発光周波数を有するように設定されている。
【００９５】
本実施形態に係る火災検知器は、図１１に示すように、火炎ＦＲ又は試験光ＣＫを観測することにより検出信号Ｓａを出力する単一の受光素子１０を備えたセンサ部（検知センサ、汚損検出用検知センサ兼用）ＳＥＮと、検出信号Ｓａから火災判定処理に適した受光出力（増幅出力Ｂａ）を生成して、信号処理部ＰＲＯに送出する火災監視用の受光出力処理回路ＣＩＲＡと、検出信号Ｓａから汚損補償処理に適した受光出力（増幅出力Ｂｂ）を生成して、信号処理部ＰＲＯに送出する汚損補償用の受光出力処理回路ＣＩＲＢと、受光出力処理回路ＣＩＲＡ及びＣＩＲＢからの受光出力（増幅出力Ｂａ、Ｂｂ）に基づいて、上述した火災判定処理及び汚損補償処理を実行する信号処理部ＰＲＯと、信号処理部ＰＲＯからの制御指令に基づいて、信号増幅部ＡＭＰＡにおける信号増幅率（検知感度）を可変的に設定制御する増幅制御部７０と、透光性窓１１の汚損状態に応じて、所定の発光レベル(相対発光エネルギー)で試験光源ＬＧＴを発光駆動（点滅制御）する試験光源制御部８０と、を有して構成されている。
【００９６】
火災監視用の受光出力処理回路ＣＩＲＡは、検出信号Ｓａから所定の周波数帯域の信号成分Ａａのみを通過させる周波数フィルタ２０Ａを備えたフィルタ部ＦＬＴＡと、当該信号成分Ａａを所定の増幅率で増幅するプリアンプ３０Ａ及びメインアンプ４０Ａを備えた信号増幅部ＡＭＰＡと、増幅出力Ｂａをデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換部５０Ａとを有している。
【００９７】
汚損補償用の受光出力処理回路ＣＩＲＢは、検出信号Ｓａから汚損補償処理に適用される所定の周波数帯域の信号成分Ａｂのみを通過させる周波数フィルタ２０Ｂを備えたフィルタ部ＦＬＴＢと、当該信号成分Ａｂを所定の増幅率で増幅するプリアンプ３０Ｂ及びメインアンプ４０Ｂを備えた信号増幅部ＡＭＰＢと、増幅出力Ｂｂをデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換部５０Ｂとを有している。
【００９８】
信号処理部ＰＲＯは、上述した実施形態（図２）と同様に、火災判定処理を実行する火災判定部６０Ａ、及び、汚損補償処理を実行する汚損判定部６０Ｂを備えている。
試験光源ＬＧＴは、試験光源制御部８０からの制御により所定の発光周波数及び発光エネルギーで発光駆動されるが、投光される試験光ＣＫは、火炎特有のちらつき周波数を含まないように設定されている。
【００９９】
このような構成を有する火災検知器において、火災監視モードにあっては、センサ部ＳＥＮにより火炎ＦＲが観測されると、フィルタ部ＦＬＴＡにより火災判定処理に用いられる周波数を有する信号成分Ａａのみが通過し、信号増幅部ＡＭＰＡにより信号増幅された増幅出力（受光出力）Ｂａが火災判定部６０Ａに入力される。このとき、フィルタ部ＦＬＴＡにより、上記火炎特有の周波数成分のみが通過し、試験光源ＬＧＴから投光される試験光ＣＫ特有の周波数成分は遮断される。
【０１００】
一方、機能試験モードにおいては、センサ部ＳＥＮにより試験光源ＬＧＴからの試験光ＣＫが観測されると、フィルタ部ＦＬＴＢにより汚損補償処理に用いられる周波数を有する信号成分Ａｂのみが通過し、信号増幅部ＡＭＰＢにより信号増幅された増幅出力（受光出力）Ｂｂが汚損判定部６０Ｂに入力される。このとき、フィルタ部ＦＬＴＢにより、上記試験光源ＬＧＴから投光される試験光ＣＫ特有の周波数成分のみが通過し、火炎特有の周波数成分は遮断される。
【０１０１】
したがって、本実施形態に係る火災検知器によれば、試験光源ＬＧＴから投光される試験光ＣＫは、火炎特有のちらつき周波数を含まないが、汚損判定部６０Ｂにより受光出力として取り込まれる特定の発光周波数を有するように設定されているので、センサ部ＳＥＮを単一の構成により兼用しつつ、火災判定処理及び汚損補償処理に適用されるフィルタ部、信号増幅部、Ａ／Ｄ変換部からなる受光出力処理回路を、別個独立して構成することができる。
【０１０２】
これにより、受光出力処理回路を火災判定処理又は汚損補償処理に適した所望の回路特性を有するように構成することができるので、火災検知器の設計自由度を大幅に向上させることができる。特に、火炎特有のちらつき周波数を含む疑似火炎光を用いることなく、透光性窓１１の汚損状態を良好に検出することができるので、例えば、高速で点滅制御が可能な低消費電力の発光ダイオード（ＬＥＤ）等を試験光源に適用することができ、この場合には、機能試験に要する所要時間を短縮することもできる。
また、火災判定処理及び汚損補償処理に用いられる周波数成分（センサ部に入射する光の周波数）が異なっているので、火災判定処理及び汚損補償処理を同時進行的に実行することができ、汚損補償処理中に火災判定処理が中断されることを防止して、火災検知機能を良好に維持することができる。
【０１０３】
＜第３の実施形態＞
次に、本発明に係る火災検知器の第３の実施形態について、図面を参照して説明する。
図１２は、本発明に係る火災検知器の第３の実施形態を示す概略構成図である。ここで、上述した実施形態と同等の構成については、同一の符号を付して、その説明を簡略化する。
【０１０４】
上述した第２の実施形態においては、センサ部ＳＥＮのみを兼用して、フィルタ部ＦＬＴＡ、ＦＬＴＢ、信号増幅部ＡＭＰＡ、ＡＭＰＢ、Ａ／Ｄ変換部５０Ａ、５０Ｂからなる受光出力処理回路ＣＩＲＡ、ＣＩＲＢを、火災判定処理及び汚損補償処理の各信号処理系に対応させて個別に設け、専用化した構成について説明したが、本実施形態においては、センサ部ＳＥＮについても、火災判定処理及び汚損補償処理に対応させて個別に設け、専用化した構成を有するとともに、各々のセンサ部により検出される波長帯域が異なるように構成されている。センサ部ＳＥＮ以外の構成は、第２の実施形態と同様として説明する。
【０１０５】
本実施形態に係る火災検知器は、図１２に示すように、単一の透光性窓１１の内部に、火災判定処理に適用されるセンサ部ＳＥＮＡ、フィルタ部ＦＬＴＡ、信号増幅部ＡＭＰＡ、Ａ／Ｄ変換部５０Ａからなる火災監視用の受光出力処理回路ＣＩＲＡと、汚損補償処理に適用されるセンサ部ＳＥＮＢ、フィルタ部ＦＬＴＢ、信号増幅部ＡＭＰＢ、Ａ／Ｄ変換部５０Ｂからなる汚損補償用の受光出力処理回路ＣＩＲＢが、別個独立して設けられた構成を有している。
【０１０６】
ここで、火災監視用の受光出力処理回路ＣＩＲＡに設けられるセンサ部ＳＥＮＡから出力される検出信号Ｓａは、センサ部ＳＥＮＡに実装された光学波長フィルタ（図示を省略；図１４（ａ）に示すセンサ部ＳＥＮの構成参照）の波長通過特性及び周波数フィルタ２０Ａの周波数通過特性により、所定の波長帯域及び所定の周波数帯域の信号成分Ａａのみが通過する。
【０１０７】
一方、汚損補償用の受光出力処理回路ＣＩＲＢに設けられるセンサ部ＳＥＮＢから出力される検出信号Ｓｂは、センサ部ＳＥＮＢに実装された光学波長フィルタ（図示を省略；図１４（ａ）に示すセンサ部ＳＥＮの構成参照）の波長通過特性及び周波数フィルタ２０Ｂの周波数通過特性により、所定の波長帯域及び所定の周波数帯域の信号成分Ａｂのみが通過する。
【０１０８】
そして、本実施形態においては、センサ部ＳＥＮＡに実装された光学波長フィルタには、ＣＯ２の共鳴放射による波長帯域（４．４〜４．５μｍ付近の波長帯域）の光を通過する光学式のバンドパスフィルタが使用され、また、センサ部ＳＥＮＢに実装された光学波長フィルタには、ＣＯ２の共鳴放射による波長帯域とは異なる波長帯域の光を通過するバンドパスフィルタが使用される。
また、試験光源ＬＧＴは、試験光源制御部８０からの制御により所定の発光周波数及び発光エネルギーで発光駆動されるが、投光される試験光ＣＫは、少なくとも火炎特有の波長帯域以外の成分を含み、かつ、センサ部ＳＥＮＢにより検知が可能な任意の波長帯域を有するように設定されている。
【０１０９】
このような構成を有する火災検知器において、火災監視モードにおいては、センサ部ＳＥＮＡにより火炎ＦＲが観測されると、受光出力処理回路ＣＩＲＡにより火災判定処理に用いられる波長成分及び周波数成分を含む増幅出力（受光出力）Ｂａが火災判定部６０Ａに入力され、機能試験モードにおいては、センサ部ＳＥＮＢにより試験光源ＬＧＴからの試験光ＣＫが観測されると、受光出力処理回路ＣＩＲＢにより汚損補償処理に用いられる波長成分及び周波数成分を含む増幅出力（受光出力）Ｂｂが汚損判定部６０Ｂに入力される。
すなわち、機能試験モードにおいては、試験光源ＬＧＴから発光された試験光ＣＫのうち、センサ部ＳＥＮＢに実装された光学波長フィルタにより、火炎特有のＣＯ２の共鳴放射による波長帯域以外の成分のみが通過して、汚損判定処理部６０Ｂにより受光出力として取り込まれる。
【０１１０】
したがって、本実施形態に係る火災検知器によれば、火災判定処理及び汚損補償処理に対応して、センサ部ＳＥＮＡ、ＳＥＮＢを含む専用の受光出力処理回路ＣＩＲＡ、ＣＩＲＢを個別に設け、かつ、試験光源ＬＧＴから投光され、センサ部ＳＥＮＢにより検出される試験光ＣＫが、実質的に火炎特有の波長帯域を含まない（換言すれば、汚損判定部６０Ｂにより取り込まれる受光出力が、火炎特有の波長帯域以外であって、汚損補償処理特有の波長帯域を含む）ように設定されているので、火災判定処理又は汚損補償処理に適した所望の回路特性を有するように受光出力処理回路を構成することができ、火災検知器の設計自由度を大幅に向上させることができ、汚損補償処理を適切に行うことができる。
【０１１１】
また、汚損補償用のセンサ部ＳＥＮＢを、火災監視用のセンサ部ＳＥＮＡとは独立した構成を有しているので、汚損補償用のセンサ部ＳＥＮＢを、透光性窓１１を介して試験光源ＬＧＴを見通す任意の位置に配置することができる。
また、火災判定処理及び汚損補償処理に用いられる波長帯域（センサ部に入射する波長）が異なっているので、火災判定処理及び汚損補償処理を同時進行的に実行することができ、汚損補償処理中に火災判定処理が中断されることを防止して、火災検知機能を良好に維持することができる。
【０１１２】
なお、本実施形態においては、試験光源の波長帯域として、実質的に火炎特有の波長成分を含まないように設定した場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、このような波長帯域の設定に加えて、上述した第２の実施形態にも示したように、火炎特有のちらつき周波数をも含まないように設定したものであってもよい。
【０１１３】
＜第４の実施形態＞
次に、本発明に係る火災検知器の第４の実施形態について、図面を参照して説明する。
図１３は、本発明に係る火災検知器の第４の実施形態を示す概略構成図である。図１４は、本実施形態に係る火災検知器に適用されるセンサ部の構成例及び受光素子の配置例を示す図である。ここで、上述した実施形態と同等の構成については、同一の符号を付して、その説明を簡略化する。
【０１１４】
上述した各実施形態においては、各センサ部に単一の受光素子を備え、該受光素子から出力される単一の検出信号に基づく受光出力を信号処理部に出力する構成について説明したが、本実施形態においては、センサ部が複数の受光素子を備え、各受光素子毎に個別に検出信号を出力するとともに、検出信号相互を任意に加算合成（積算）することにより増幅処理に相当する信号処理を行う信号増幅部を備えている。
【０１１５】
図１３に示すように、本実施形態に係る火災検知器は、単一の透光性窓の内部に、複数の受光素子１０ａ〜１０ｈを備えたセンサ部ＳＥＮと、各受光素子１０ａ〜１０ｈ毎に接続され、各検出信号Ｓａ〜Ｓｈから所定の周波数帯域の信号成分Ａａ〜Ａｈのみを通過させる複数の周波数フィルタ２０ａ〜２０ｈを備えたフィルタ部ＦＬＴと、信号成分Ａａ〜Ａｈ相互を所定の組み合わせで加算合成し、所定の増幅率で増幅する信号増幅部ＡＭＰと、信号増幅部ＡＭＰからＡ／Ｄ変換部５０を介して出力された増幅出力に基づいて、火災判定処理を行う火災判定部６０Ａ及び汚損補償処理を行う汚損判定部６０Ｂを備えた信号処理部ＰＲＯと、信号増幅部ＡＭＰにおける信号成分Ａａ〜Ａｈ相互の加算合成状態を設定制御するスイッチ制御部（増幅制御部）７１と、試験光源ＬＧＴを所定の発光エネルギーで点滅制御する試験光源制御部８０と、を有して構成されている。
【０１１６】
以下、本実施形態における特徴的な構成についてのみ具体的に説明する。
（リ）センサ部ＳＥＮ／フィルタ部ＦＬＴ
センサ部ＳＥＮは、略同一の検知エリアを有し、かつ、火炎ＦＲ等の熱源からの赤外線エネルギーを略同時に検出する複数の受光素子１０ａ〜１０ｈを有して構成され、フィルタ部ＦＬＴは、該受光素子１０ａ〜１０ｈの各々から出力される検出信号Ｓａ〜Ｓｈから、火災判定処理に用いられる特定の周波数帯域の信号成分Ａａ〜Ａｈのみを通過させる周波数フィルタ（前置フィルタ）２０ａ〜２０ｈを有して構成されている。
【０１１７】
ここで、センサ部ＳＥＮは、具体的には、例えば、図１４（ａ）に示すように、複数の受光素子１０ａ〜１０ｈが形成された基板１３と、該基板１３を支持するための基板搭載部１４と、基板搭載部１４側の背面側から延在する端子１６と、該端子１６が一面側（図面上面側）から他面側（図面下面側）へ貫通して設けられ、上記基板搭載部１４が固定された基部１５と、受光素子１０ａ〜１０ｈの前方に光学波長フィルタである保護用透光性窓１７が設けられ、上記受光素子１０ａ〜１０ｈ及び基板１３を保護するカバー部材１８とにより、センサモジュールとしてパッケージ化された構成を有している。
【０１１８】
このようなセンサ部ＳＥＮに適用される受光素子１０ａ〜１０ｈの配置例としては、例えば、図１４（ｂ）に示すように、単一の基板１３上に、同一の素子寸法（サイズ）、すなわち、同一の検知感度を有する受光素子１０ａ〜１０ｈを、複数個(本実施形態においては、８個)、マトリクス状に配置形成したものを適用することができる。なお、受光素子１０ａ〜１０ｈの配置例としては、上記マトリクス状に限定されるものではなく、直線状や千鳥状等の任意の配列でアレイ状に形成したものであっても良い。ここで、アレイ状とは、同一の基板上に同一の製造プロセスにより形成された受光素子群であることを意味している。
そして、各々の受光素子１０ａ〜１０ｈは、略同一の検知エリアを略同時に監視するように設定され、かつ、検出信号Ｓａ〜Ｓｈを個別に周波数フィルタ２０ａ〜２０ｈに出力するように構成されている。
【０１１９】
上述したように、受光素子１０ａ〜１０ｈをアレイ状に形成し、センサモジュールとしてパッケージ化することにより、センサ部ＳＥＮの構成を小型化することができるとともに、各受光素子１０ａ〜１０ｈの検知感度特性を略均一化して、出力される各検出信号Ｓａ〜Ｓｈを略同等（Ｓａ≒Ｓｂ≒Ｓｃ≒Ｓｄ≒Ｓｅ≒Ｓｆ≒Ｓｇ≒Ｓｈ）にすることができ、後述する加算増幅処理を良好に行うことができる。
【０１２０】
なお、図１３、図１４においては、説明の都合上、８個の受光素子１０ａ〜１０ｈを備えたセンサ部ＳＥＮについて示したが、受光素子の設置数や配置方法、素子寸法等については、何ら限定されるものではない。
また、センサ部ＳＥＮの他の構成例としては、単一の受光素子のみを備えてパッケージ化された同一種類のセンサモジュール１０Ａを複数個用意し、これらを互いに近接して所定の配列で配置した構成を適用することもできる。
このように、個別独立してパッケージ化された同一種類のセンサモジュール１０Ａを複数個近接して配置することにより、比較的安価な汎用のセンサモジュールをセンサ部に適用することができるので、火災検知器を安価かつ簡易に構成することができる。
【０１２１】
（ヌ）信号増幅部ＡＭＰ
信号増幅部ＡＭＰは、各周波数フィルタ２０ａ〜２０ｈを介して個別に入力される検出信号Ｓａ〜Ｓｈの信号成分Ａａ〜Ａｈを、各々所定の増幅率で初段増幅するプリアンプ３０ａ〜３０ｈと、プリアンプ３０ｃ〜３０ｈの各出力線Ｌａ〜Ｌｈを接点ＮＡに対して接続状態、又は、遮断状態に設定するスイッチＳＷ１、ＳＷ２と、各プリアンプ３０ａ〜３０ｈの出力線Ｌａ〜Ｌｈを所定の状態で結合接続(加算)して得られる加算出力を、火災判定処理に適した信号レベルに増幅するメインアンプ４０と、を有して構成されている。
【０１２２】
具体的には、プリアンプ３０ａ、３０ｂからの各出力線Ｌａ、Ｌｂを接点ｎａにおいて接続した出力線ＬＡａは、接点ＮＡを介して、常時メインアンプ４０に接続され、プリアンプ３０ｃ、３０ｄからの各出力線Ｌｃ、Ｌｄを接点ｎｂにおいて接続した出力線ＬＡｂは、スイッチＳＷ１を介して接点ＮＡに接続され、プリアンプ３０ｅ〜３０ｈからの各出力線Ｌｅ〜Ｌｈを接点ｎｃにおいて接続した出力線ＬＡｃは、スイッチＳＷ２を介して接点ＮＡに接続される。
【０１２３】
したがって、プリアンプ３０ａ、３０ｂからの各増幅出力は、接点ｎａにおいて加算合成され、プリアンプ３０ｃ、３０ｄの各増幅出力は、接点ｎｂにおいて加算合成され、プリアンプ３０ｅ〜３０ｈの各増幅出力は、接点ｎｃにおいて加算合成される。さらに、各加算出力は、出力線ＬＡａ〜ＬＡｃを介して出力されて、スイッチＳＷ１、ＳＷ２のＯＮ／ＯＦＦ状態に応じて、接点ＮＡにおいて加算合成され、後段のメインアンプ４０に入力される。
【０１２４】
ここで、プリアンプ３０ａ〜３０ｈから出力線Ｌａ〜Ｌｈを介して出力される各増幅出力は、略同一の条件下（略同一の検知エリアを略同時に監視）で得られた検出信号に基づく信号であるので、これらの出力線Ｌａ〜Ｌｈを接点ｎａ〜ｎｃ、及び、ＮＡにおいて結合接続することにより、各増幅出力が積算されて信号対ノイズ比（ＳＮ比；以下、「Ｓ／Ｎ」と記す）が改善された出力を得ることができる。
【０１２５】
（ル）スイッチ制御部７１
スイッチ制御部７１は、例えば、信号処理部ＰＲＯからの指令に基づいて、信号増幅部ＡＭＰにおける、スイッチＳＷ１、ＳＷ２のＯＮ／ＯＦＦ状態を制御して、プリアンプ３０ａ〜３０ｈからの出力線Ｌａ〜Ｌｈの接続状態（以下、「加算増幅処理の設定状態」という）を切り換え制御する。
【０１２６】
上述したように、本実施形態に係る火災検知器においては、プリアンプ３０ａ〜３０ｈからの増幅出力を加算し、メインアンプ４０により増幅した加算増幅出力を用いて、上述した火災判定処理が実行される。また、周期的、あるいは、外部からの試験指令に基づいて、検知センサ前方に配置された透光性窓１１の汚損状態を検出し、該汚損状態に応じて、試験光源の発光エネルギーが設定制御されるとともに、信号増幅部ＡＭＰにおける加算増幅処理の設定状態が切り換え制御されて、火災検知器としての検知感度が適切に設定される。
【０１２７】
ここで、本実施形態に係る火災検知器における増幅作用について、図面を参照して詳しく説明する。
図１５は、本実施形態に係る火災検知器に適用される加算増幅部における設定状態を示す状態図である。ここでは、図１３に示した火災検知器の構成を適宜参照しながら説明する。
【０１２８】
本実施形態に係る火災検知器においては、センサ部ＳＥＮに備えられた各受光素子１０ａ〜１０ｈが略均一な検知感度特性を有し、かつ、略同一の検知エリアを略同時に監視するので、各受光素子１０ａ〜１０ｈから出力される検出信号Ｓａ〜Ｓｈは、略同等（Ｓａ≒Ｓｂ≒Ｓｃ≒Ｓｄ≒Ｓｅ≒Ｓｆ≒Ｓｇ≒Ｓｈ）な信号として得られる。そして、検出信号Ｓａ〜Ｓｈから所定の周波数帯域の信号成分Ａａ〜Ａｈを抽出し、各プリアンプ３０ａ〜３０ｈ及びメインアンプ４０により増幅処理する場合、各信号成分Ａａ〜Ａｈは、各プリアンプ３０ａ〜３０ｈに設定された増幅率で信号増幅される。なお、本実施形態においては、各プリアンプ３０ａ〜３０ｈの増幅率は、全て同一であるものとして説明する。
【０１２９】
ここで、図１５（ａ）に示すように、スイッチＳＷ１、ＳＷ２がＯＦＦ状態にあるときには、各プリアンプ３０ａ、３０ｂの各出力線Ｌａ、Ｌｂは、接点ｎａを介して接点ＮＡにおいて結合接続されているので、各プリアンプ３０ａ、３０ｂからの増幅出力は、加算合成（すなわち、積算）されて、略同一の帯域に現れる本来の火災検出成分の信号レベルが、概ね２倍に増大されてメインアンプ４０に出力される。
【０１３０】
一方、各プリアンプ３０ａ、３０ｂからの増幅出力に含まれるノイズ成分は、各出力線Ｌａ、Ｌｂを接点ｎａにおいて結合接続した構成により、加算合成（積算）されて、上記本来の火災検出成分の信号レベルに比較して、相対的に増大率が抑制されて出力される。したがって、火災判定処理における本来の火災検出成分へのノイズ成分の影響を大幅に抑制することができる。
【０１３１】
このように、本実施形態に示した信号増幅部ＡＭＰにより、本来の火災検出成分のみを増大させ、かつ、ノイズ成分を相対的に抑制することができるのは、各受光素子１０ａ〜１０ｈにおける本来の火災検出成分相互が、同一の被検出体（炎）を同時に検出していることにより密接な相関を有しているのに対して、ノイズ成分相互には相関が比較的少ないことに基づくものである。
【０１３２】
そして、センサ部ＳＥＮの前方に配置された透光性窓１１の汚損状態が進行して、信号処理部ＰＲＯに送出される受光出力レベルが所定値以下になった場合には、スイッチ制御部７１によりスイッチＳＷ１をＯＮ状態に切り換えることにより、図１５（ｂ）に示すように、プリアンプ３０ａ〜３０ｄの各出力線Ｌａ〜Ｌｄが、接点ｎａ、ｎｂを介して接点ＮＡにおいて結合接続（加算合成）された構成となるので、本来の火災検出成分の出力レベルが、概ね２倍に増大されてメインアンプ４０に出力される。
【０１３３】
同様に、図１５（ｃ）に示すように、スイッチＳＷ１、ＳＷ２をＯＮ状態に切り換えることにより、各プリアンプ３０ａ〜３０ｈの各出力線Ｌａ〜Ｌｈが、接点ＮＡにおいて結合接続（加算合成）された構成となるので、本来の火災検出成分の出力レベルが、概ね４倍に増大されてメインアンプ４０に出力される。
【０１３４】
したがって、透光性窓１１の汚損状態に応じて、スイッチＳＷ１、ＳＷ２を切り換え制御することにより、各プリアンプ３０ａ〜３０ｈ及びメインアンプ４０の増幅率を変化（増大）させることなく、所望の信号レベルに増幅された受光出力レベルを得ることができる。
また、このような信号成分Ａａ〜Ａｈを加算増幅した場合におけるＳ／Ｎは、一般に、ｍ＝８個の受光素子からの出力を加算合成（積算）することにより、√８倍に向上することができる。
【０１３５】
したがって、複数の受光素子からの検出出力を加算増幅することにより、従来と同等の信号増幅率を実現するためにメインアンプ４０に必要とされる増幅率を低減することができるとともに、本来の火災検出成分のみを良好に増幅させて、本来の火災検出成分をより顕在化させることができ、信号処理部ＰＲＯに入力される加算増幅出力のＳ／Ｎを大幅に改善して、より正確な火災判定処理を行うことができる。
【０１３６】
なお、本実施形態においては、多素子からなるセンサ部ＳＥＮ及びフィルタ部ＦＬＴを、単一の受光出力処理回路を有する第１の実施形態に係る火災検知器（図１）に適用した例について説明したが、本発明はこの構成に限定されるものではなく、第２及び第３の実施形態に適用したものであっても良い。
また、上述した各実施形態に係る火災検知器は、火炎を観測して得られる輻射エネルギーを検出することにより火災の発生を判定するものであれば、どのような空間に設置されるものであってもよく、上述したトンネル内壁面に設置される火災検知器に限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【０１３７】
【図１】本発明に係る火災検知器の第１の実施形態を示す概略ブロック図である。
【図２】本実施形態に係る火災検知器に適用される信号処理部の概略構成を示す機能ブロック図である。
【図３】本実施形態に係る火災検知器の汚損補償処理に適用される、試験光源ＬＧＴの発光レベルと受光相対出力、透光性窓１１の汚損段階との相関関係の一例を示す相関テーブルである。
【図４】従来技術における汚損補償処理に発光レベルと受光相対出力、透光性窓の汚損状態との相関関係を示す相関テーブルである。
【図５】図４に示した相関テーブルを適用した場合の汚損段階と受光相対出力との関係を示す相関図である。
【図６】図３に示した相関テーブルを適用した場合の汚損段階と受光相対出力との関係を示す相関図である。
【図７】本実施形態に係る火災検知器の機能試験モード（初期登録処理状態及び汚損補償処理状態）を示す機能ブロック図である。
【図８】本実施形態に係る火災検知器の火災監視モード（火災判定処理）を示す機能ブロック図である。
【図９】本実施形態に係る火災検知器に適用される火災監視モードから機能試験モードへの移行の手順を示すフローチャートである。
【図１０】本実施形態に係る火災検知器に適用される汚損補償処理の手順を示すフローチャートである。
【図１１】本発明に係る火災検知器の第２の実施形態を示す概略構成図である。
【図１２】本発明に係る火災検知器の第３の実施形態を示す概略構成図である。
【図１３】本発明に係る火災検知器の第４の実施形態を示す概略構成図である。
【図１４】本実施形態に係る火災検知器に適用されるセンサ部の構成例及び受光素子の配置例を示す図である。
【図１５】本実施形態に係る火災検知器に適用される加算増幅部における設定状態を示す状態図である。
【図１６】従来、一般的に使用されているトンネル用火災検知器の概略構成図である。
【図１７】トンネル内に生じる気流と、従来技術における火災検出器への汚れの付着状態との関係を示す概略断面図である。
【図１８】汚損補償処理を適用した輻射式（光学式）の火災検知器の概略構成を示す機能ブロック図である。
【符号の説明】
【０１３８】
１１      透光性窓
１２      試験光透光性窓
１０、１０Ａ、１０Ｂ、１０ａ〜１０ｈ      受光素子
２０、２０Ａ、２０Ｂ、２０ａ〜２０ｈ      周波数フィルタ
３０、３０Ａ、３０Ｂ、３０ａ〜３０ｈ      プリアンプ
４０、４０Ａ、４０Ｂ、    メインアンプ
５０、５０Ａ、５０Ｂ      Ａ／Ｄ変換部
６０Ａ    火災判定部
６０Ｂ    汚損判定部
６１      相関テーブル
６２      記憶部
６３      発光レベル制御部
７０      増幅制御部
７１      スイッチ制御部
８０      試験光源制御部
ＬＧＴ    試験光源
ＳＥＮ、ＳＥＮＡ、ＳＥＮＢ      センサ部
ＦＬＴ、ＦＬＴＡ、ＦＬＴＢ      フィルタ部
ＡＭＰ、ＡＭＰＡ、ＡＭＰＢ      信号増幅部
ＣＩＲＡ、ＣＩＲＢ      受光出力処理回路
ＰＲＯ                  信号処理部
ＳＷ１、ＳＷ２          スイッチ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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